8. LCD
8.1 LCD概念
LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示屏）是嵌入式系统中最常用的显示设备之一，核心参数与硬件连接逻辑如下：
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分辨率 ：指屏幕像素矩阵的行列数，常见规格包括 800480、1080 720、19201080（1K/720p/1080p）、25601440（2K）、4K 等，分辨率越高，画面细节越丰富。
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色彩格式：决定了屏幕能显示的颜色数量，主流格式分为两类：
- RGB888：R/G/B 各 8 位（0-255），共 24 位，可显示约 1670 万种颜色，色彩还原度高；
- RGB565：R5/G6/B5，共 16 位，可显示 65536 种颜色，占用带宽更低，适合低资源场景。
- 硬件连接：以 i.MX6ULL 为例，处理器内部的 LCD 控制器通过以下信号与屏幕交互：
- 24 根 RGB 数据总线（R (8)、G (8)、B (8)），传输像素颜色数据；
- 4 根控制信号：PCLK（像素时钟）、HSYNC（行同步）、VSYNC（场同步）、DE（数据使能），用于同步数据传输；
- 背光控制信号：配合 PWM 模块调节屏幕背光亮度。
8.2 LCD 显示时序解析
LCD 的逐行扫描显示逻辑由行时序 与场时序共同控制，是驱动配置的核心依据：
- 行时序（Horizontal）：控制一行像素的传输周期，公式为：有效显示像素数（水平前肩）（行同步）（水平后肩）以 800*480 分辨率为例，一行总周期TH=800PCLK+HFP+HSYNC+HBP，其中 PCLK 为像素时钟，是驱动数据传输的基础节拍。
- 场时序（Vertical）：控制一整帧图像的传输周期，公式为：有效显示行数（垂直前肩）（场同步）（垂直后肩）以 800*480 分辨率为例，一帧总周期FH=480×TH+VFP+VSYNC+VBP。
8.3 LCD 驱动开发步骤
在嵌入式 Linux 中，LCD 驱动开发遵循以下流程：
- 引脚配置：将处理器的 LCD 接口引脚复用为 LCD 功能模式，配置电气属性（如上下拉、驱动能力）；
- 时钟配置：配置 LCD 控制器的像素时钟 PCLK，以 800*480 分辨率为例，通常设置为 31MHz，需满足时序要求；
- ELCDIF 控制器配置：配置时序参数（HFP/HSYNC/HBP、VFP/VSYNC/VBP）、色彩格式、数据位宽等；
- 移植 GUI 库：如 Qt、LVGL 等，实现图形界面显示与交互。
9. PWM
9.1 PWM概念
PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）是一种通过调节方波信号占空比，实现等效电压 / 功率控制的技术，核心参数包括：
- 占空比：高电平持续时间占一个信号周期的比例，直接决定等效输出电压；
- 频率：方波信号的周期数，常见背光控制场景使用 1kHz 频率，避免人眼感知到闪烁。
9.2 PWM 控制背光的原理
LED 背光的亮度与供电功率直接相关，而通过电阻分压或线性调压的方式，会导致功耗高、效率低，且无法实现平滑亮度调节。PWM 通过快速开关 LED 供电信号，利用人眼的视觉暂留效应，让 LED 呈现不同亮度：
- 高占空比：高电平时间长，LED 平均导通时间长，亮度高；
- 低占空比：高电平时间短，LED 平均导通时间短，亮度低。
9.3 PWM 背光控制的实现逻辑
在嵌入式系统中，PWM 背光控制的实现分为硬件与软件两部分：
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硬件连接：处理器的 PWM 输出引脚连接 LCD 背光电路的控制端，通过调节 PWM 信号的占空比，控制背光电路的导通功率；
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软件配置：配置 PWM 控制器的周期、占空比，实现亮度调节：
- 配置 PWM 时钟源与分频系数，生成目标频率（如 1kHz）；
- 配置占空比寄存器，根据用户需求或环境光传感器数据，动态调整占空比，实现亮度调节；
- 部分平台支持 PWM 的硬件调光模式，无需 CPU 干预，降低系统负载。
